工程热力学北航教学课件电子版共三套ch09

第九章 理想混合气体和湿空气9-1 混合气体的成分9-2 分压定律与分容积定律

9-3 混合气体的参数计算9-4 混合熵增现象9-5 湿空气的性质9-6 湿空气的焓、熵与容积9-7 比湿度的确定和湿球温度9-1 混合气体的成分

——

混合气体中各组元气体所占的数量比率。

成分因 ，所以有

成分换算 换算的依据是

3. 平均摩尔质量与折合气体常数平均摩尔质量折合气体常数9-2 分压定律与分容积定律1. 分压定律由（3-16）有分压力

——混合气体中第i种组元独占与混合气 体相同的容积，并处于与之相同的温 度时所呈现的压力pi。（注意V、T不 变）对i成分仍有二式相除可得所以有此即道尔顿分压定律（由实验证实）。2. 分容积定律 分容积

——混合气体中第i种组元在与混合气 体温度、压力相同时，单独存在所 占容积Vi。（注意p、T不变）两式相除得所以有此即阿麦加分容积定律。例9-1 （自学）9-3 混合气体的参数计算理想混合气体总参数具有加和性，比参数具有加权性。1. 总参数计算

写成统一形式为2. 单位质量比参数计算

由上式两边除以m可得

以上比参数以分压pi为条件，即对各成分T、V不变。 仅为温度函数。 对比容3. 单位摩尔比参数计算上式两边乘以平均摩尔质量M得将（9-8）式 和（9-10）式 代入上式可得

所以有 以上摩尔比参数以分压pi为条件，即各成分T、V不变。 仅为温度函数。

对摩尔容积9-4 混合熵增现象

——在绝热条件下，两种或多种理想气体混合过程熵增加。

如图9-3，抽掉隔板后，A、B两种理想气体在同温同压下绝热混合成1摩尔理想气体。由（3-25）式和T不变可得对于混合气有因 ，所以 （熵增）定温定压绝热混合后的熵值例9-2 （自学）9-5 湿空气的性质

湿空气

——

由干空气和水蒸汽组成的混合气 体，可视为理想气体。 遵循道尔顿分压定律： 因湿空气中的水蒸汽可能部分冷凝，湿空气有其特殊性。1. 饱和与未饱和饱和湿空气

——由干空气和饱和水蒸汽组成的湿空气。未饱和湿空气

——由干空气和过热水蒸汽组成的湿空气。

在水蒸汽的Ts图中（图9-5），3－4线为饱和线，1－3线为定温线，ps3为对应T的饱和压力ps(T)线，pv2为定分压pv线，14为定容线。 由未饱和点1定温加入水蒸汽，pv增加，至3点饱和。超过3点空气中就会析出悬浮水滴而形成雾。2. 结露和露点

由未饱和点1定压pv降温至2也饱和，若继续冷却，将使部分水蒸汽冷凝，该现象即结露。

开始结露的温度（2）称为露点温度或露点Td。露水的形成，夏天水管表面的水珠形成均为结露现象。3. 湿度

相对湿度

——水蒸汽分压pv与同温下饱和压力 ps之比。 根据理想气体的状态方程和理想气体摩尔成分xv与分压力pv的关系（9-12）可得 下标v代表湿空气中过热水蒸汽状态，s代表同温下湿空气中饱和水蒸汽的状态。 为干空气， 为饱和湿空气。

比湿度（含湿量）d

——单位质量干空气所含水蒸汽质量。 干空气时d=0，随湿空气中水蒸汽含量增大而增大。 利用 可得

湿空气总参数也具有加和性，通常按单位质量干空气来计算。湿空气的焓值9-6 湿空气的焓、熵与容积

工程上取0℃时的干空气焓值为零， ，则温度为t时

水蒸汽的焓值按经验公式计算

2501是0℃时饱和水蒸汽的焓值，1.863是常温低压下水蒸汽的平均定压比热。所以2. 湿空气的熵值

因d不变时，摩尔成分xa，xv也不变，利用（9-12）式

最后得到3. 湿空气的容积——相对于单位质量干空气的湿空气容积。由状态方程 知例题9-3 （自学）9-7 比湿度的确定和湿球温度1. 绝热饱和温度

比湿度和相对湿度均无法直接测量，可用间接方法测量。其中一种方法为绝热饱和过程方法（图9-6）：

未饱和湿空气由1进入贮水通道，如果通道足够长，因水蒸发使出口2处达到饱和状态，水温与出口饱和湿空气温度相同T2，过程绝热稳定。可由T1，T2的测定，测出入口比湿度d1。

过程中干空气质量守恒 水蒸汽质量守恒关系为 因 所以有 即

由热力学第一定律有

将（9-25）式 代入得到

解出d1，得到

只要测出T1、T2，T2对应的绝热饱和湿空气的比湿度d2就能确定，T2对应的饱和水焓hf也能确定。hv,1和hv,2由经验公式算出。所以d1可以得出。2. 湿球温度

上述绝热饱和温度T2要求较长通道才可测定，故用湿球温度近似测定。 用两支水银温度计，一支直接测湿空气温度，相当于T1。另一支用湿纱布包起来，其水分在未饱和湿空气中蒸发，